간에 축적되는 난제 극복...원자력연, 온전히 종양에 도달하는 나노의약품 개발

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한국원자력연구원(원장 박원석)이 간에 축적되지 않고 종양에 도달하는 나노의약품 개발에 성공했다.

원자력연은 첨단방사선연구소(소장 이남호) 소속 박정훈 가속기동위원소연구실 연구원팀이 사이클로트론을 활용해 이와 같은 의료용 철 나노입자를 개발했다고 13일 밝혔다.

연구팀은 100~200나노미터(㎚) 크기 철 나노입자 내부에 진단용 동위원소 지르코늄-89(Zr-89)를 결합, 고분자로 코팅해 표면 전하를 중성으로 만들었다. 나노물질이 간에 오래 머물지 않고 통과해 종양에 도달하는 결과를 영상으로 직접 확인했다.

시간에 따른 지르코늄-89 철 나노입자 체내 분포 촬영 이미지. 위부터 차례로 음전하 나노입자, 양전하 나노입자, 중성 나노입자
<시간에 따른 지르코늄-89 철 나노입자 체내 분포 촬영 이미지. 위부터 차례로 음전하 나노입자, 양전하 나노입자, 중성 나노입자>

음전하나 양전하를 띠는 기존 지르코늄-89 표지 나노입자는 혈청 단백질과 엉겨 뭉치는 특징이 있다. 이렇게 크기가 증가한 입자는 면역세포 일종인 대식세포에 잡혀 간에 쌓인다. 그러나 이번에 개발한 나노입자는 고분자를 코팅하는 표면개질 과정을 거쳐 중성에 가깝게 바꿨기 때문에 혈청 단백질과 결합이 줄고, 입자끼리 뭉치지 않게 돼 무사히 종양까지 도달할 수 있다.

특히 연구진은 나노입자를 철과 천연물인 글루탐산을 조합, 럭비공과 같은 타원형으로 만드는 데 성공했다. 이로써 종양에 잘 안착하지 못하는 원형 입자, 이동성이 떨어지는 막대형 입자 단점을 모두 극복했다. 나노입자에 결합시키는 동위원소에 따라, 진단용뿐 아니라 치료용 나노의약품으로도 활용할 수 있다.

연구 결과는 세계적인 권위지인 영국왕립화학지로부터 우수성을 인정받아 '저널 오브 머터리얼스 케미스트리 B' 표지논문으로 선정됐다. 이달 초 온라인으로 우선 게재됐다.

강건욱 서울대 방사선의학연구소장은 “나노물질은 백신, 항암제 등의 전달체로도 활용할 수 있다”며 “원자력연이 개발한 지르코늄 나노물질은 간에 축적되지 않는다는 것이 확인돼 의료용 소재로서 발전 가능성이 매우 기대된다”고 평가했다.

이남호 첨단방사선연구소장은 “원자력연 사이클로트론 종합연구동에는 사이클로트론 기반 지르코늄-89 생산 및 바이오 소재 평가시설이 잘 구축돼 있어, 관련 연구분야 확대와 산학연 이용 활성화를 기대한다”고 전했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com